Le premier train solaire

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Activités humaines et besoins en énergie
Type : Partie 2 | Année : 2014 | Académie : Pondichéry
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Le premier train solaire
 
 

Le défi énergétique

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Physique-Chimie

21

CORRIGE

 

Pondichéry • Avril 2014

Le défi énergétique • 6 points

Document

Le premier train solaire roule en Belgique

À bord, rien ne le distingue d’un autre convoi. Mais à l’extérieur, ce sont des wagons d’un genre nouveau, seulement alimentés par les rayons du soleil et non à l’électricité issue des centrales nucléaires ou au gaz. Pour la première fois, lundi 6 juin, ce « train vert » a roulé en Europe, sur 25 km, près d’Anvers, dans le nord de la Belgique. La raison de cet exploit : 16 000 panneaux photovoltaïques installés sur le toit du tunnel ferroviaire, de 3,4 km de long, de la ligne à grande vitesse qui relie Anvers à Amsterdam. Depuis, tous les trains effectuant la traversée d’Anvers circulent grâce à l’électricité produite localement.

Au départ, le tunnel, construit dans une réserve naturelle, avait un tout autre objectif écologique : éviter d’abattre des arbres protégés dont la chute aurait pu interrompre le trafic. Plus tard, ces dalles sont apparues idéales pour accueillir des panneaux solaires. D’une surface de 50 000 mètres carrés, soit environ 8 terrains de football, elles peuvent produire 12 MWh par jour.

« Pour les entreprises ferroviaires, les panneaux solaires sont le meilleur moyen pour réduire l’empreinte carbone des trains. Vous pouvez par ailleurs utiliser des espaces qui n’ont pas d’autre valeur économique et les projets peuvent être livrés en moins d’un an dans la mesure où l’énergie solaire est moins critiquée que l’éolien », déclare dans les colonnes du Guardian Bart Van Renterghem, un autre responsable d’Enfinity.

L’électricité produite par le « tunnel du soleil » en un an ne correspondra toutefois qu’à celle consommée par l’ensemble des trains belges en un jour. Mais pour les concepteurs du projet, davantage de surfaces comme les toits de gares ou de hangars et les nombreux terrains vagues qui jouxtent les voies pourraient être utilisés afin d’installer des panneaux.

ecologie.blog.lemonde.fr

À l’aide des documents et de vos connaissances, répondez aux questions suivantes :

Question 1

Donnez la signification en toutes lettres du symbole MWh utilisé dans le document et précisez à quelle grandeur il fait référence.

Question 2

Calculez la puissance moyenne des panneaux solaires installés sur le tunnel.

Question 3

Identifiez deux sources d’énergie renouvelable et deux sources d’énergie non renouvelable citées dans le document.

Question 4

Expliquez et commentez la phrase « les panneaux solaires sont le meilleur moyen pour réduire l’empreinte carbone des trains. »

Question 5

On s’intéresse à la chaîne énergétique d’un panneau photovoltaïque.

Complétez le schéma représentant cette chaîne énergétique en indiquant les formes d’énergie.


 

Interpréter les questions

  • La question 1 vous interroge sur l’unité utilisée pour mesurer l’énergie et son écriture.
  • La question 2 demande d’appliquer vos connaissances directes du cours, à savoir le calcul de la puissance électrique.
  • La question 3 porte sur les ressources d’énergie citées dans le texte.
  • La question 4 vous demande de donner la signification du terme « empreinte carbone » et de formuler un commentaire à propos de l’empreinte carbone des panneaux solaires dont il est question dans le texte.
  • Dans la question 5, il s’agit de compléter une chaîne énergétique.

Comprendre le document

Le document informe sur le premier train utilisant des panneaux photovoltaïques en Belgique. Il contient des données sur l’énergie produite par ces panneaux utilisant les ressources solaires, une énergie renouvelable qui permet de diminuer la production des gaz à effet de serre par un train.

Il faut relever l’emplacement des panneaux dans le document. D’après ce dernier, ceci peut conduire à utiliser davantage de surfaces disponibles et non utilisées autour des voies ferroviaires.

Organiser les réponses

Il faut répondre à chaque question de manière claire et concise, sans trop d’explications ni de justifications. Attention néanmoins à la question 4, où il faut expliquer le mot « empreinte carbone » et commenter une phrase du document. La réponse à cette question doit toutefois être complète sans être longue. La question 5 requière des connaissances de cours, n’oubliez pas que, dans tout convertisseur, il y a des pertes sous forme de chaleur.

Corrigé

Question 1

Le symbole MWh signifie méga watt heure (106 Wh). Cette unité permet de mesurer l’énergie électrique, grandeur à laquelle elle est donc associée.

Question 2

La puissance électrique est donnée par la formule : P = E/t.

Dans le texte, E et t sont donnés. En effet, E = 12 MWh et t = 24 heures.

D’où : .

Question 3

Les énergies renouvelables citées dans le document sont l’énergie solaire et l’énergie éolienne, et les non renouvelables sont l’énergie nucléaire et le gaz, qui est une ressource d’énergie fossile.

Question 4

L’empreinte carbone d’un système, objet ou organisme vivant, est le volume de dioxyde de carbone et d’autres gaz carboniques (comme le CO, monoxyde de carbone) émis par ce système. Un train émet des gaz à effet de serre, majoritairement du dioxyde de carbone, dus à la combustion des ressources fossiles comme le fioul et le charbon. L’empreinte carbone de ce moyen de transport est non négligeable. Les panneaux solaires utilisés en Belgique permettent donc d’alimenter les trains en énergie dite propre, car elle ne dégage pas de gaz carboniques, et diminuent ainsi l’empreinte carbone de ce moyen de transport.

Question 5